基于MMSE的功率控制算法的研究
基于MMSE的功率控制算法的研究
基于MMSE的功率控制算法的研究
作者:殷鹏
来源:《科技创新导报》 2013年第11期
(中邮建技术有限公司南京 210012)
摘要:该文详细介绍了CDMA系统中基于MMSE的功率控制算法,进行了相应的仿真。仿真结果表明,基于MMSE的功率控制算法相对于传统的算法,可以更有效的控制系统的总功率,同时提高功率控制时趋于总功率饱和值的收敛速度。
关键词:功率控制 MMSE CDMA
中图分类号:TN929 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)04(b)-0002-02
Power Control Algorithms for MMSE Receivers in CDMA Systems
YIN Peng
Abstract:In this paper, we introduce an adaptive and distribute power control algorithm (PCA) for the MMSE receiver. We also combine the proposed PCA with an existing PCA that employs signal-to -interference ratio (SIR) in order to achieve the desired performance of suitable convergence rate and stability.
Key words:power control MMSE CDMA
在CDMA移动通信系统中,由于多址接入干扰和信道频率的选择性衰落所引起的“远近效应”,一直是CDMA系统中亟需解决的关键技术问题。目前,主要运用功率控制和多用户检测这两种技术来克服“远近效应”对于系统的影响。在下文中,将讨论把功率控制和多用户检测相结合后的算法,并加以仿真。
大规模MIMO系统的全导频RZF预编码方法
大规模MIMO系统的全导频RZF预编码方法
谢斌;刘述睿;谢舒闽
【摘要】The precoding for massive multiple input multiple output (MIMO) systems was studied.To solve the problem that the inter-cell interference and pilot pollution have the great impact on the precoding effectiveness.An improved full pilot regularization zero forcing (RZF) precoding method was proposed.The method assigns the limited orthogonal pilot signal to the inter-cell users to optimize the channel vector in the precoding matrix to obtain the optimized full pilot normalized precoding matrix, and then deduces the new sum rate expression including the pilot pollution function and the users' interference functions.In addition, the method synthetically considers the number of base station antennas, the user number, and the pilot reuse factors, and optimizes their configuration to suppress the inter-cell interference with the less user information and the higher pilot reuse factor, thus the system performance is effectively improved.The experimental results show that the improved RZF precoding method can improve the system capacity.The spectrum efficiency and the sum rate are better than the traditional RZF method in both the cases of the perfect channel state information (CSI) situation and the imperfect CSI situation.%研究了大规模多输入多输出 (MIMO)系统的预编码.针对小区间干扰和导频污染会对预编码的有效性产生较大影响的问题,提出了一种改进的全导频正则化迫零(RZF)预编码方法.该方法通过将有限的正交导频信号分配给小区用户来对预编码矩阵中
最小均方误差mmse算法
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3G系统中的几种联合功率控制
3G系统中的几种联合功率控制论文导读:这些关键技术中包括功率控制技术和多用户检测(包括干扰对消)技术。根据当前MMSE滤波器的输出信干比调整用户发射功率使之满足所需SIR要求。博弈者的这两种行为可以分别用效度函数(utility function)和代价函数(cost function)来描述。关键词:功率控制,最小均方误差,代价函数,信干比,链路增益
CDMA蜂窝移动通信系统具有容量大、频率管理简单、软切换等诸多优点,近年来受到了人们的关注.从90年代中期IS-95CDMA系统被成功商用以来,有关进一步提高CDMA 系统性能的关键技术的研究,成为近几年来无线通信领域里最活跃的研究分支之一。这些关键技术中包括功率控制技术和多用户检测(包括干扰对消)技术,这两项技术都能有效地抑制多址干扰,提高系统容量。提供全球覆盖和多媒体通信的第三代移动通信系统(如WCDMA系统),将可能同时采用这两项技术以进一步提高系统性能。
1.功率控制概述
功率控制是3G系统的关键技术之一[1-3]。发射机的功率将会影响链路信号质量和无线系统的干扰环境。功率控制在对接收端的接收信号能量或解调信噪比指标进行评估的基础上,适时补偿无线信道中引起的衰落,从而既维持了高质量的通信,又不对同一无线资源中的其他用户产生干扰,
保证了系统容量。
研究蜂窝移动通信系统中基于SIR平衡的最佳功率控制和蜂窝移动通信系统中基于SIR平衡的分布式功率控。在传统功率控制系统模型下通过找到信干比与功率的关系,从而得到传统功率控制的迭代算法。到目前为止,功率控制的研究主要集中在两个方面:
平均功率分配算法原理
平均功率分配算法原理
在大规模MIMO网络的下行链路中执行max-min和max-prod功率分配,更确切地说,与传统的面向优化的方法相比,训练深度神经网络来学习用户设备(UE)的位置和最优功率分配策略之间的映射,然后用于预测新的UE集合的功率分配曲线。
与传统的优化定向方法相比,使用深度学习的方法显著提高了功率分配的复杂性-性能折衷。特别地,所提出的方法不需要计算任何统计平均值,而是需要使用标准方法来计算,并且能够保证接近最优的性能。
1 引言
大规模MIMO是指一种无线网络技术,其中基站(BS s)配备了大量的天线,通过空间复用技术为众多用户设备(UE)服务。近年来出现了令人兴奋的事态发展。在工业上,这项技术已被纳入5G新无线电标准。在学术界,被认为施加了根本的限制长期的试验性污染问题,终于得到了解决。更准确地说,有些文献中表明,在最优最小均方误差(MMSE)组合/预编码和少量空间信道相关的情况下,上行链路(UL)和下行链路(DL)中的容量随天线数目的增加而增加。结合/预编码和少量空间信道相关,在上行链路(UL)和下行链路(DL)中,容量随天线数目的增加而增加。
在这项工作中,我们使用深度学习来解决大规模MIMO网络DL中的max-min和max-prod功率分配问题。我们受到最近机器学习技术成功应用的爆炸式增长的启发[5],它证明了深度神经网络学习丰富模式和逼近任意函数
映射的能力[5],[6]。特别地,我们的目的是证明UE的位置(可以通过全球定位系统容易的获得)可以被神经网络有效地用于获得接近最佳的性能。
一种分布式认知MANET功率控制算法
t n m s o o ro eS a lw s o s l wi i t eQo e u r ns Di r u ep we c nr l l r h r s i inp we f h U s o a p s be t n h Srq i me t a s t i h e . s bt o r ot gi m i t i o ao t n
set m o e r r srp . h sq at o rie( S rq i me tfr ohteP adte U o l e p c u fh i y ue (w) T u, u i fevc Qo ) eur nso t U s u b r t p ma ly s e b h n hS h d
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A bs r c :Ther s ac n c nii AN ET n l sv rousr s cs ta t e e r h o og tveM i vove a i epe t,whe en hedei ow e on r lag ih r i t sg ofp n rc to l ort m
基于MMSE检测的MIMO及大规模MIMO系统性能精确分析
系统性能仿真与分析
仿真场景与参数设置
在进行大规模MIMO系统性能仿真时,需要设定仿真场景和参数。例如,设定发送信号的调制方式、 发射功率、信道模型等参数。同时,还需要设定接收端采用的检测算法以及误码率等指标。
性能评估与结果分析
通过对大规模MIMO系统的性能进行仿真和分析,可以得出系统的误码率、频谱效率等性能指标。通 过对这些指标进行分析,可以评估不同检测算法和不同系统参数对系统性能的影响,从而为优化系统 性能提供依据。
硬件限制
大规模MIMO系统的硬件限制问题,如通道非理想情况 、高功率放大器等,需要采用预编码、功率控制等技术 进行优化。
基于mmse检测的优化算法设计
MMSE检测器设计
根据MMSE准则,设计出适合MIMO系 统的检测器,能够有效地降低误码率。
VS
优化算法
采用优化算法,如梯度下降法、牛顿法等 ,对检测器参数进行迭代优化,提高系统 性能。
分析了不同信道条件下的系统性能, 包括多径、多普勒频移等复杂信道条 件。
针对大规模MIMO系统,提出了基于 MMSE检测的优化算法,提高了系统 性能。
工作不足与展望
• 仅考虑了基于MMSE检测的MIMO系统,未考虑其他先进的信号检测算法。 • 未对大规模MIMO系统的复杂度和优化算法的效率进行深入研究。 • 对于大规模MIMO系统的信道估计和同步等问题,仍需进一步研究。 • 未来研究方向可以包括以下几个方面 • 研究其他先进的信号检测算法,如最大似然检测、最小均方误差检测等。 • 对大规模MIMO系统的复杂度和优化算法的效率进行深入研究,提高系统的实际应用性能。 • 研究信道估计和同步等问题,以进一步提高大规模MIMO系统的性能。
无线通信网络自适应功率控制的算法研究
无线通信网络自适应功率控制的算法研究
随着无线通信技术的发展和普及,无线通信网络的覆盖范围不断扩大,用户数量也不断增加。然而,由于无线信号传输过程中存在多种干扰因素,如多径效应、信号衰减等,导致网络性能和用户体验受到限制。为了解决这一问题,研究者们提出了自适应功率控制的算法。
自适应功率控制算法的目标是通过调整发射功率,使接收信号质量达到最佳状态。该算法根据接收到的信号强度指示(RSSI)和信噪比(SNR)等参数,动态地调整发射功率,以保持信号的稳定性和可靠性。通过优化功率控制算法,可以有效地提高无线通信系统的性能和能效。
自适应功率控制算法的研究主要包括以下几个方面。
首先,需要建立准确的信号传播模型,以便预测信号在空间中的传播特性。这需要考虑到信号的衰减、多径效应、阴影衰落等因素,并结合实际环境进行参数的调整。
其次,需要设计适应性的功率控制算法。这种算法应该能够根据网络的实时状态和负载情况,自动调整发射功率。例如,在网络负载较轻的情况下,可以降低发射功率以减少干扰;而在网络负载较重的情况下,可以增加发射功率以增强信号强度。
此外,还需要考虑到系统的能效问题。在设计功率控制算法时,应该尽量减少功耗,提高能效。可以通过优化调度算法、选择合适的传输模式以及利用节能技术等方式实现能效的提升。
最后,需要进行实验验证。通过在真实的无线通信网络中进行实验,评估所提出的功率控制算法的性能。可以通过测量网络的吞吐量、覆盖范围、信号质量等指标,来评估算法的优劣。
综上所述,无线通信网络自适应功率控制的算法研究,是为了提高无线通信系统的性能和能效,解决干扰和信号强度不稳定等问题。这一领域的研究有助于推动无线通信技术的发展和应用,为用户提供更好的通信体验。
MPMC:一种无线传感器网络多信道多功率数据聚集调度算法
MPMC:一种无线传感器网络多信道多功率数据聚集调度算
法
范文彬;郭龙江;李金宝;任美睿
【期刊名称】《计算机研究与发展》
【年(卷),期】2012(49)7
【摘要】Data aggregation is a fundamental and yet time-consuming task in WSNs, especially in high-density WSNs. Therefore, people have focused on the problem of minimum-latency data aggregation. The problem has been already proved that it is an NP-hard. This paper proposes a cluster-based data aggregation scheduling algorithm called MPMC in multi-channel and multi-power WSNs to minimize the data aggregation latency. The paper adopts the idea of that the low power is used for packet transmission in inner-cluster and high power is used for packet transmission between clusters. This paper analyzes the number of channel under different topologies that approaches a constant. In simulation experiments, MPMC compares with the best algorithm based on single channel and the best algorithm based on multi-channel. Simulation results show that the MPMC algorithm proposed in this paper achieves the minimum average latency.%数据聚集是传感嚣网络中比较耗时的操作,特别是在高密度网络中,因此,最小化数据聚集延迟问题成为人们研究的热点,该问题已经被证明是NP难问题.提出一个基于分簇思想的多信道多功率数据聚集调度算法MPMC,来降低聚集延迟.该算法采用一种簇内小功率、簇间大功率的分簇思想,结合信道分
MIMO通信系统中的检测算法
MIMO通信系统中的检测算法
在MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)通信系统中,检测算
法是非常重要的,它可以帮助接收端准确地恢复发送端发送的数据。MIMO
系统通过在发送端和接收端同时使用多个天线,可以显著提高系统的容量
和可靠性。然而,由于多天线导致的信号间干扰,MIMO系统的检测变得
更加复杂。本文将介绍一些常见的MIMO检测算法。
2. 最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)检测算法:MMSE算法是一种基于线性检测算法的改进算法。它通过最小化接收信号
与已知发射信号之间的均方误差来进行检测。MMSE算法可以有效地减小
干扰信号,并提高系统的误码率性能。
3. 梯度投影算法(Gradient Projection,GP):GP算法是一种基
于优化的检测算法。它通过将MIMO通信系统中的检测问题转化为约束优
化问题来进行检测。GP算法通过不断迭代优化接收信号估计来最小化损
失函数,并在每次迭代中进行梯度投影来满足约束条件。该算法可以在复
杂的MIMO系统中实现近似最优的检测性能。
4. 近似消息传递算法(Approximate Message Passing,AMP):AMP
算法是一种基于概率图模型的检测算法。它通过树型图和因子图的推断方
法来进行检测。AMP算法在分布估计和误码率性能方面表现出色,尤其适
用于大规模MIMO系统。
5. 近似最小误码率(Approximate Minimum Bit Error Rate,AMBER)算法:AMBER算法是一种适用于多用户MIMO系统的近似检测算法。它通
无线物联网中的功率控制算法研究
无线物联网中的功率控制算法研究
随着物联网技术的不断发展和普及,无线物联网已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。然而,由于物联网设备的数量巨大以及网络资源有限,使得无线物联网对功率控制算法有着更高的要求。本文将围绕无线物联网中的功率控制算法展开探讨,并分析其应用和发展趋势。
无线物联网中的功率控制算法是指对无线连接中的信号传输功率进行调整和控制的一种方法。其目的是保持通信的质量,延长设备的电池寿命,并提高网络的能耗效率。功率控制算法通常涉及到与环境变化相关的自适应算法和根据网络拓扑结构进行优化的拓扑算法。
自适应功率控制算法是无线物联网中常见的一种方法。该算法可以根据信号质量和通信距离等因素进行动态调整,以保证数据的可靠传输。一种常见的自适应功率控制算法是根据信号强度指示器(RSSI)来动态调整设备的发送功率。例如,当设备接收到的信号强度较弱时,功率控制算法会增加发送功率,以提高数据传输的可靠性。当设备接收到的信号强度较强时,功率控制算法会减小发送功率,以减少能耗和干扰。
另一种常见的功率控制算法是基于拓扑结构的优化算法。无线物联网中的设备通常组成一个复杂的网络拓扑结构,拓扑结构的优化可以通过合理地调整设备的发送功率来实现。例如,簇头选择算法是无线物联网中常用的一种拓扑优化算法,它使用功率控制来选择合适的簇头节点,以保证网络的高效性和稳定性。此外,还有其他一些优化算法,例如基于遗传算法的功率控制算法,可以根据网络的需求和资源分配情况来调整设备的发送功率。
现阶段,无线物联网中功率控制算法的研究主要面临以下几个问题:
5g nr 中功率控制
5G NR中的功率控制
引言
5G NR(New Radio)是第五代移动通信技术的一部分,它为用户提供了更高的数据速率、更低的延迟和更好的网络容量。在5G NR中,功率控制是一项重要的技术,用于优化信号传输和接收,以提高网络性能和用户体验。
本文将探讨5G NR中功率控制的原理、方法和应用,以及它对网络性能和用户体验的影响。
一、功率控制的原理
功率控制是指在无线通信中调整发射功率的过程,以确保信号在接收端能够达到适当的强度。在5G NR中,功率控制的原理基于以下几个关键要素:
1. 信道质量
信道质量是指信号在传输过程中受到的干扰和衰落程度。在5G NR中,信道质量通过信道状态信息(CSI)进行衡量和反馈。根据CSI的反馈,发射端可以调整发射
功率,以在不同信道条件下提供最佳的信号质量。
2. 信噪比
信噪比是指信号与噪声之间的比值,它是衡量信号强度和噪声干扰程度的重要指标。在5G NR中,信噪比的测量和反馈可以帮助发射端调整发射功率,以在不同信噪比条件下实现最佳的信号传输。
3. 功率控制算法
功率控制算法是指根据信道质量和信噪比等信息,通过数学模型和优化方法计算出适当的发射功率。在5G NR中,常用的功率控制算法包括最小均方误差(MMSE)算法、最大信噪比(MaxSNR)算法和最小速率(MinRate)算法等。
二、功率控制的方法
在5G NR中,有多种方法可以实现功率控制,以满足不同的需求和场景。以下是常用的功率控制方法:
1. 静态功率控制
静态功率控制是指在通信系统中预先设定发射功率的方法。在5G NR中,静态功率控制可以根据信道模型和理论计算得出,以确保在不同信道条件下的合适信号强度。然而,静态功率控制无法适应实时变化的信道环境,因此通常需要与其他动态功率控制方法结合使用。
无线通信网络中的功率控制算法优化研究
无线通信网络中的功率控制算法优化研究在无线通信网络中,功率控制算法是一项重要的技术,用于调整无线设备的发射功率,以实现高效的通信和能量管理。本文将探讨无线通信网络中功率控制算法的优化研究。
一、引言
无线通信网络的发展使得人们可以随时随地进行高速的数据传输和通讯,然而,无线设备的发射功率不合理会导致能量浪费、电磁辐射超标等问题。因此,研究功率控制算法优化是提高通信质量和能源利用效率的关键。
二、功率控制算法的优化目标
功率控制算法的优化目标是在满足通信要求的前提下,尽可能降低发射功率,以减少能源消耗和电磁辐射强度。具体来说,优化算法需要实现以下目标:
1. 保持通信质量:在功率降低的情况下,确保数据传输的可靠性和稳定性。
2. 提高能源利用效率:通过调整发射功率,尽量减少能量的消耗,延长设备的续航时间。
3. 控制电磁辐射强度:减少发射功率可以降低无线设备产生的电磁辐射强度,对人体和周围环境的影响也会相应减小。
三、现有功率控制算法的不足
目前已经有很多功率控制算法被提出和应用于实际无线通信网络中,但仍存在一些不足之处:
1. 算法复杂度高:某些算法需要大量计算和信息交换,导致系统负
载增加,影响通信效率。
2. 安全性不足:当前的功率控制算法对网络攻击和窃听缺乏有效的
防护机制,容易受到恶意攻击。
3. 单一目标优化:现有算法通常只关注单一指标的优化,无法综合
考虑多个因素。
四、优化思路
为了克服现有功率控制算法的不足,本文提出以下优化思路:
1. 算法简化优化:通过降低算法的复杂度,减少计算和信息交换的
开销,提高系统的工作效率。
无线电网络中的功率控制算法研究
无线电网络中的功率控制算法研究
随着计算机技术和通信技术的不断发展,无线电网络在我们生活和工作中扮演
着越来越重要的角色。无线电网络虽然能够实现即时通信、视频传输等功能,但是由于信号传输的距离和干扰等因素,网络性能会受到影响。因此,功率控制算法成为了无线电网络优化的重要手段之一。
一、功率控制算法的背景
在无线电网络中,不同节点之间的通信距离是不同的,有些节点之间的距离很远,需要高功率发送信号,而有些节点之间的距离近,低功率发送信号即可。同时,由于信号传输会受到其他无线设备的干扰,因此功率控制算法需要考虑到传输距离和干扰等因素。
在早期的无线电网络中,传输功率由节点本身设置,导致网络性能不佳,不能
满足用户的需求。因此,人们开始研究功率控制算法,通过优化功率设置来提高无线电网络的性能和可靠性。
二、功率控制算法的发展
1. 固定功率算法
最早的功率控制算法是固定功率算法,即在通信中使用相同的传输功率。这种
算法简单直观,但是不能解决无线电网络中的距离和干扰问题。
2. 指数衰减算法
指数衰减算法是将功率随着距离的变化进行逐渐衰减,形式为P = a / D^α,其
中P是功率,D是距离,a和α是常数。这种算法考虑了节点之间的距离,但是不
能解决传输干扰问题。
3. 最小传输功率算法
最小传输功率算法通过最小化节点间的功率传输来达到节能目的,减少节点的能量消耗。这种算法需要节点之间进行多次通信来获取距离信息,因此实现较为复杂,但是能够提高网络的能量效率,延长节点寿命。
4. 信噪比差异算法
信噪比差异算法是根据节点信噪比的差异来分配功率,即信噪比较差的节点需要更高的功率传输,而信噪比较好的节点需要更低的功率传输。这种算法考虑到了干扰因素,优化了信号传输质量。
短波跳频电台的自适应功率控制研究与优化
短波跳频电台的自适应功率控制研究与优化
随着无线通信技术的发展和应用范围的扩大,短波跳频技术作为一种有效的传
输方式被越来越广泛地采用。在短波跳频系统中,功率控制是至关重要的一环,它可以在保证通信质量的同时,最大限度地降低能耗并延长电台的工作寿命。本文将对短波跳频电台的自适应功率控制进行研究与优化。
首先,我们会对短波跳频电台的功率控制技术进行介绍。短波跳频电台采用的
是分散谱技术,它将信号的频率随机跳变,使得信号在接收端和干扰源之间频率位置变化,从而降低了被干扰的概率。功率控制扮演着关键角色,它通过调整发送功率来保证通信质量。目标是在满足通信要求的前提下,最小化功率使用。
其次,我们将研究短波跳频电台功率控制的自适应技术。自适应功率控制是一
种根据当前通信质量自动调整功率的技术。通过不断监测信道状态并根据反馈信息适应调整功率,可以实现功耗的最优化。为了实现自适应功率控制,我们可以采用一些自适应算法,如最小均方误差(MMSE)算法、最大信噪比(SNR)算法等。
接下来,我们将重点讨论短波跳频电台功率控制的优化方法。优化目标是在满
足通信要求的同时,最大限度地降低功耗。一种常用的优化方法是通过建立功率控制模型,并使用优化算法来寻找最优功率控制策略。常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等。这些算法能够通过迭代优化来寻找最优解,从而实现功耗的最小化。
除了自适应技术和优化方法,我们还将讨论其他与功率控制相关的关键问题。
例如,信道特性的变化,包括多径衰落、阴影衰落等,会对功率控制产生影响。如何根据当前信道状态进行功率调整,以及如何快速适应信道变化,都是需要解决的问题。此外,短波跳频电台的网络拓扑结构、传输距离等因素也会影响功率控制策略的选择和优化。
基于MMSE准则的语音增强算法研究
基于MMSE准则的语音增强算法研究
近年来,随着语音技术的不断发展,语音增强算法的应用越来越广泛。在实际
生活中,由于种种原因,如环境噪声、话筒和扬声器的质量等造成的语音信号质量较差,这给语音通信、语音识别等应用带来了极大的困扰。因此,研究如何提高语音信号的质量对于促进语音技术的应用具有重要的意义。其中,基于MMSE准则
的语音增强算法是一种较为有效的方法。
一、MMSE准则简介
MMSE准则,全称Mean Squared Error准则,顾名思义就是最小化均方误差。
在语音信号增强领域,我们所讨论的是降低环境噪声对于语音信号的影响。那么MMSE准则如何应用于语音增强领域呢?首先,我们需要了解线性滤波器的原理。线性滤波器的本质是根据当前时刻的输入信号和历史时刻的输出信号,计算出当前时刻的输出信号,实现对于信号的滤波。而MMSE准则就是使用最小均方误差来
寻找最优的线性滤波器系数。
二、基于MMSE准则的语音增强算法
在实际的应用中,利用MMSE准则实现语音增强通常需要经过以下几个步骤:
1、去噪
首先,我们需要获取到带噪语音信号并减去噪声。在实际应用中,一般使用专
业的软件对语音信号和噪声信号进行分离,并进行噪声去除。
2、帧分割
接下来,我们需要对去噪后的语音信号进行帧分割,通常每一帧长度为20ms-
30ms。
3、特征提取
在每一帧中,我们需要提取出一些特征,如短时时域和频域特征,以用于后续的处理。
4、噪声估计
通过前面的步骤,我们可以得到一个纯净的语音信号序列,而噪声信号无法得到。因此,我们需要对于每一帧估计噪声的功率谱密度。
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基于MMSE的功率控制算法的研究
摘要:该文详细介绍了CDMA系统中基于MMSE的功率控制算法,进行了相应的仿真。仿真结果表明,基于MMSE的功率控制算法相对于传统的算法,可以更有效的控制系统的总功率,同时提高功率控制时趋于总功率饱和值的收敛速度。
关键词:功率控制MMSE CDMA
Power Control Algorithms for MMSE Receivers in CDMA Systems Abstract:In this paper, we introduce an adaptive and distribute power control algorithm (PCA) for the MMSE receiver. We also combine the proposed PCA with an existing PCA that employs signal-to -interference ratio (SIR) in order to achieve the desired performance of suitable convergence rate and stability.
Key words:power control MMSE CDMA
在CDMA移动通信系统中,由于多址接入干扰和信道频率的选择性衰落所引起的“远近效应”,一直是CDMA系统中亟需解决的关键技术问题。目前,主要运用功率控制和多用户检测这两种技术来克服“远近效应”对于系统的影响。在下文中,将讨论把功率控制和多用户检测相结合后的算法,并加以仿真。
1 系统模型
本文所分析的是加性高斯白噪声(AWGN)下的CDMA系统的上行链路,调制方式为BPSK调制。我们假设共有N个移动台和M 个基站。其中,第i个移动台的发射信号在其所属基站的接收信号为:
在(1)式中,是移动台j的发射功率,是移动台j到移动台i所属基站的信道增益(channel gain),是移动台j的传输信息比特,是移动台j 的扩频序列,n是高斯随机变量,满足。
我们假设接收滤波器的相关系数,那么,移动台i的发射信号经过滤波器之后的输出信号为:
在(2)式中,是均值为0,方差为的高斯随机变量。
此时,可知移动台i的输出信噪比(SIR)是:
功率控制的目标就是寻找最优化的各移动台功率和各滤波器系数,从而在各移动台满足服务质量要求(>)的前提下,使整个服务区的所有移动台的发射总功率最小。是系统要求的移动台i的目标信噪比。
上述问题可以表述为以下公式:
2 功率控制算法
从上面的论述中,我们可以发现,整个算法可以被分成两个独立的部分:首先可以计算各个移动台相对应的滤波器系数,然后就可以按照传统的功率控制算法,求得各移动台理想的发射功率。通过这两个相对独立的步骤,我们可以将功率控制和多用户检测有机的结合在一起。
2.1 基于SIR的功率控制算法
下式给出了滤波器系数的算法:
2.2 基于MSE的功率控制算法
与前一种基于信噪比的算法不同,这个算法是建立在最小均方误差(MMSE)的基础之上的。
移动台i的最小均方误差为:
3 数学仿真的结果及比较
仿真的参数设置:扩频增益G=150,信道增益=,各移动台的目标SIR,即=4(6dB),信道高斯噪声的方差为。
图1给出了传统功率控制和基于MMSE的功率控制下的系统总功率的比较。
由图1我们不难发现,使用传统的功率控制算法,需要迭代8~9次,才能达到系统总功率的饱和值,而采用基于MMSE的新的功率控制算法,则可以只通过两次迭代,就基本达到总功率的饱和值。除了计算时间上的优势,基于MMSE的算法,可以使系统总功率较传统算法下降2?dB,这对于整个系统而言是非常有益的。
同时,我们可以看到,基于MMSE的两个分支算法,即基于SIR 和基于MSE的功率控制算法,他们在迭代次数和迭代结果上,相当
的一致。这是因为:
(12)
也就是说,无论是基于SIR还是基于MSE的算法,他们在理论上是可以互易的。
4 结语
通过理论分析和数学建模仿真,结果表明:基于MMSE的功率控制算法相对于传统的算法,可以更有效的控制系统的总功率,同时提高功率控制时趋于总功率饱和值的收敛速度。因此,这种新的功率控制算法在工程上有很好的应用前景。
参考文献
[1] Yong Liu,Tan F.Wong.Power Control Algorithms for MMSE Receivers in CDMA Systems[C]//Vehicular Technology Conference,Proceedings.VTC 2002-Fall.2002 IEEE 56th,2002:24-28.
[2] S.Verd′u.Multiuser Detection[M]. New York: Cambridge Univ. Press,1998.
[3] Viswanath P, Anantharam V, David N C. Optimal Sequences, Power Control, and User Capacity of Synchronous CDMA Systems with Linear MMSE Multiuser Recievers[J]. IEEE rm.Theory, 1999, 45 (6).
[4] U.Madhow,M.Honig,MMSE interference suppression for direct sequence spread-spectrum CDMA[J].IEEE mun.,1994,42:3178-3188.
[5] S.Ulukus,R.Yates.Adaptive power control and mmse interference suppression[J].Wireless Networks,1999,4(6):489-496.